设 y = e^2x,则其n阶导数 y^(n) = ( )A. 2^n e^2xB. e^2xC. 2 e^2xD. n^2 e^2x
A. $2^n e^{2x}$
B. $e^{2x}$
C. $2 e^{2x}$
D. $n^2 e^{2x}$
题目解答
答案
解析
本题考查复合函数求导以及归纳推理求函数的$n$阶导数。解题思路是先求出函数$y = e^{2x}$的一阶导数、二阶导数、三阶导数等,观察其规律,然后通过归纳推理得出$n$阶导数的表达式。
步骤一:求一阶导数$y'$
根据复合函数求导法则,若$y = f(g(x))$,则$y^\prime=f^\prime(g(x))\cdot g^\prime(x)$。
对于$y = e^{2x}$,令$u = 2x$,则$y = e^u$。
先对$y = e^u$关于$u$求导,$(e^u)^\prime=e^u$;再对$u = 2x$关于$x\求求导,\((2x)^\prime = 2$。
根据复合函数求导法则可得:$y^\prime=(e^{2x})^\prime=e^u\cdot 2 = 2e^{2x}$。
步骤二:求二阶导数$y''$
对$y^\prime = 2e^{2x}$再次使用复合函数求导法则求导。
令$u = 2x$,$y^\prime = 2e^u$。
先对$y^\prime = 2e^u$关于$u$求导,$(2e^u)^\prime=2e^u$;再对$u = 2x$关于$x$求导,$(2x)^\prime = 2$。
根据复合函数求导法则可得:$y''=(2e^{2x})^\prime=2e^u\cdot 2 = 2^2e^{2x}$。
步骤三:求三阶导数$y'''$
对$y'' = 2^2e^{2x}$使用复合函数求导法则求导。
令$u = 2x$,$y'' = 2^2e^u$。
先对$y'' = 2^2e^u$关于$u$求导,$(2^2e^u)^\prime=2^2e^u$;再对$u = 2x$关于$x$求导,$(2x)^\prime = 2$。
根据复合函数求导法则可得:$y'''=(2^2e^{2x})^\prime=2^2e^u\cdot 2 = 2^3e^{2x}$。
步骤四:归纳$n$阶导数$y^{(n)}$
通过以上计算,我们发现规律:$y^{(n)} = 2^n e^{2x}$。